[發明專利]增強的表面、涂層及相關方法

有效

• 申請號: 200980140882.9
• 申請日: 2009-08-21
• 公開（公告）號: CN102186643A
• 公開（公告）日: 2011-09-14
• 發明（設計）人: 邁克爾·E·揚;亞歷山大·C·米塔爾;阿瓊·D·斯里尼瓦斯;卡爾文·彭
• 申請（專利權）人: 因諾瓦動力學股份有限公司
• 主分類號: B28B23/00
• 分類號: B28B23/00;B28B19/00;B05D5/00
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 王國祥

相關申請

本發明要求美國專利申請No.61/189,540(2008年8月21日提交)和美國專利申請No.61/203,661(2008年12月26日提交)以及PCT專利申請PCT/US2008/065083(2008年5月29日提交)的權益，這些申請的全文以引用的方式并入本文。

技術領域

本申請涉及模制品的領域和涂層材料的應用。

背景技術

直接或體相摻合與復合法在工業中廣泛用于以性能增強添加劑處理聚合物體，結果使添加劑分散于整個的材料體相中。常規上講，術語“添加劑”是指對于體相摻合而言摻入母料或通過直接復合而直接摻入樹脂混合物的化學品和材料(塑料添加劑)，或者對于涂料而言是指摻入到溶液中的化學品和材料(涂料添加劑)。

然而，減少整個聚合物體相的添加劑量會導致聚合物表面添加劑數目的成比例減少，這在添加劑與表面外部的環境相互作用的許多情況中是最關鍵的。因此，體相摻合法不能特別有效地用于將添加劑的用量減到最少，以達到材料所要求的特定表面增強水平。此外，對于混入添加劑的材料的表面上的添加劑來說，其活性或作用往往至少部分地受到其周圍存在的過多材料的抑制。

體相摻合的低效率在于，雖然表面增強方法的目的是要得到在表面上具有顆粒的基底，但大量的顆粒也會分散在基底內。因此，在體相摻合過程中，大量的顆粒實際上被埋入基底內而不能接觸到基底外部的環境。因此，需要相對大量的顆粒以通過體相摻合的方式對給定基底的表面進行功能化。另外，實現顆粒在基底內的均勻分散是困難的，但可能仍然有必要使顆粒均勻地覆蓋表面積。

此外，在體相摻合過程中，聚合物與其添加劑的熔融混合通常必需在高溫條件下進行，這樣的話能效不高，需要復雜的多步過程以可控的方式加熱和冷卻聚合物熔體，可能會使添加劑分解，或者可能會不利地使聚合物本身變性或損壞。在許多應用中，熔融混合或其它形式的混合難以實現添加劑在整個聚合物體相中的均勻和同質的分散，因為可能會發生相分離或顆粒的絮凝和團聚。

含有這些性能增強添加劑的表面涂層或者可用于實現類似于改進基底材料表面性能的目的。然而，表面涂層方法具有施加及固化步驟復雜、熱膨脹不相容性、脫落及各種其它缺點。

采用涂層方法制作功能化表面可涉及多個附加的制造步驟，包括表面預處理、涂底和固化。其次，涂布層必須充分地附著或粘結于下面的基底，從而避免其脫離基底，對于聚合物基底來說，這是特別具有挑戰性的。正確實施基于涂層的技術可能需要進行大量的研究和開發投入，并且也可能需要另外的底漆層或進行表面處理。第三，涂布層的厚度一般來說比顆粒或添加劑的尺寸大很多，導致這些添加劑被包埋在涂層內，從而使它們的功效受到限制。

因此，本領域中需要采用有效的方法向聚合物及聚合物復合材料(如填充玻璃或纖維的聚合物)中摻入添加劑，以便使添加劑在聚合物的表面暴露，同時也最大程度地減少添加劑的用量。還有相關的需求是向涂層表面摻入添加劑的方法。

發明內容

本發明不僅是這些現有方法的改進，而且也與現有的模制和涂布方法直接相容。可采用本文描述的發明方法對塑料制品生產和母料應用中所用的樹脂珠、粒料、塑膠粒(nurdle)等進行處理。可以將添加劑和其它顆粒直接嵌入樹脂珠、粒料和/或塑膠粒，隨后照例可由這些珠/粒料形成產品，但添加劑或顆粒則分布在整個產品中。類似地，本發明可適用于聚合物涂層，因為可以將顆粒直接嵌入到這些涂層當中，從而進一步擴展添加劑對表面涂層的功能。

在第一個實施例中，本發明提供制備制品的方法，包括對模制型體(molding?form)的至少一部分施加包含顆粒群的流體，所述顆粒群包括至少一個特征尺寸在約0.1nm至約100微米范圍內的顆粒；以及使用經處理的模制型體模制加工構成體(working?composition)，以便使至少一個顆粒至少部分地或牢固地嵌入加工構成體中。

在第二方面，本發明提供改進涂層材料的方法，包括對設置在基底上的濕涂層材料施加包含許多顆粒的流體，所述顆粒的截面尺寸在約0.1納米至約100微米范圍內；以及干燥所述濕涂層材料以得到帶涂層的制品，其中所述顆粒中的至少一個至少部分地嵌入干涂層的表面。術語濕涂層并不要求涂層是水基的或甚至是自由流動的流體；濕也可以指基于溶劑的涂層或具有液相、至少部分地是液體或性質類似液體的任何涂層。該術語指還沒完全干燥、固化或以另外的方式達到最終形式的涂層。

附圖簡述

圖1描述體相分散或直接摻入材料內的添加劑顆粒的截面示意圖；